固态成像装置及其制造方法、以及摄像机制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种固态成像装置，包括具有第一表面和第二表面的衬底，光入射在第二表面侧；设置在第一表面侧的布线层；形成在衬底中且包括第一导电类型的第一区的光电检测器；设置在衬底的第一表面上且邻近光电检测器的转移栅极，转移栅极传输积累在光电检测器中的信号电荷；设置在衬底的第一表面且叠置在光电检测器上的至少一个控制栅极，控制栅极控制第一表面附近该光电检测器的电势。

【技术实现步骤摘要】
固态成像装置及其制造方法、以及摄像机本申请是申请号为200710128250.3、申请日为2007年2月25日和专利技术名称为“固态成像装置及其制造方法、以及摄像机”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及固态成像装置、制造该装置的方法、以及包括该固态成像装置的摄像机(camera)。
技术介绍
已知在固态成像装置例如电荷耦合装置(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中，在用作光敏接收器(photoreceiver)的光电二极管(photodiode)中的晶体缺陷、以及光敏接收器与光敏接收器上的绝缘膜之间的每个界面处的界面态起到暗电流(darkcurrent)的源的作用。为了抑制由于界面态而产生暗电流，有效地使用嵌入式(buried)光电二极管结构。嵌入式光电二极管包括用于抑制暗电流的n型半导体区和浅p型半导体区(空穴积累区)，p型半导体区具有高杂质浓度并设置在n型半导体区的表面上，即设置在n型半导体区和绝缘膜之间的界面附近。制造嵌入式光电二极管的方法通常包括注入用作p型杂质的B离子或BF2离子；以及进行退火以在构成光电二极管的n型半导体区和绝缘膜之间的界面附近形成p型半导体区。然而，在通过已知的离子注入形成嵌入式光电二极管的情况下，在高达700℃或更高的温度下的热处理对于杂质的激活是必要的。因此，在400℃或更低温度的低温工艺中，难以通过离子注入形成p型半导体区。此外，考虑到杂质扩散的抑制，通过离子注入和高温下长时段的激活退火来形成p型半导体区的方法是不期望的。在CMOS图像传感器中，每个像素包括光电二极管和各种晶体管，诸如读取晶体管(readtransistor)、复位晶体管(resettransistor)、以及放大晶体管(amplifyingtransistor)。用光电二极管光电转换的信号用晶体管处理。每个像素覆盖有包括多个金属引线(lead)子层的布线层。布线层覆盖有滤色器和芯片上透镜(on-chiplens)，滤色器确定入射在光电二极管上的光的波长，芯片上透镜将光会聚在光电二极管上。在CMOS图像传感器中，像素上的引线不利地阻挡光，从而降低灵敏度。当从引线反射的光入射在相邻像素上时，造成色混(colormixture)等。因此，日本未审专利申请公开No.2003-31785公开了一种背面照射固态成像装置，其光电转换从包括光电二极管和各种晶体管的硅衬底的背面入射的光，硅衬底具有通过抛光其背面而减小的厚度。如上所述，光电二极管包括用于抑制暗电流的浅p型半导体区(空穴积累区)，该p型半导体区具有高杂质浓度。在背面照射固态成像装置中，空穴积累区设置在衬底的正面和背面的每个处。然而，离子注入限制了具有高杂质浓度的浅p型半导体区的形成。因此，为了抑制暗电流，在p型半导体区中的杂质浓度的进一步增加加深了p型半导体区。深p型半导体区会降低转移栅极(transfergate)的读取能力，因为光电二极管的pn结远离转移栅极。
技术实现思路
考虑到上述问题，期望提供一种能够抑制由于至少界面态引起的暗电流的固态成像装置、制造该装置的方法、以及包括该固态成像装置的摄像机。根据本专利技术一实施例的固态成像装置包括：具有第一表面和第二表面的衬底，光入射在该第二表面侧；设置在该第一表面侧的布线层；形成在该衬底中且包括第一导电类型的第一区的光电检测器(photodetector)；设置在该衬底的第一表面上且与该光电检测器相邻的转移栅极，该转移栅极传输在光电检测器中积累的信号电荷；以及设置在该衬底的第一表面上且叠置在该光电检测器上的至少一个控制栅极，该控制栅极控制该第一表面附近该光电检测器的电势。根据本专利技术一实施例的制造固态成像装置的方法，该固态成像装置包括具有第一表面和第二表面的衬底，设置在该第一表面侧的布线层，光入射在该第二表面侧，该方法包括步骤：在该衬底中形成包括第一导电类型的第一区的光电检测器；形成在该衬底的第一表面上的区域处且与该光电检测器相邻的转移栅极；以及形成在该衬底的第一表面上的区域处且叠置在该光电检测器上的控制栅极。根据本专利技术一实施例的摄像机包括：固态成像装置，该固态成像装置具有衬底，该衬底具有第一表面和第二表面，光入射在该第二表面侧，以及设置在该第一表面侧的布线层；将入射光引导到第二表面侧的光学系统；以及处理该固态成像装置的输出信号的信号处理电路；其中该固态成像装置还包括设置在该衬底中且包括第一导电类型的第一区的光电检测器，设置在该衬底的第一表面上且与该光电检测器相邻的转移栅极，该转移栅极传输在该光电检测器中积累的信号电荷；以及设置在该衬底的第一表面上且叠置在该光电检测器上的控制栅极，该控制栅极控制该第一表面附近该光电检测器的电势。根据本专利技术一实施例，该控制栅极可以控制该第一表面附近该光电检测器的电势，因此抑制暗电流的产生。此外，信号电荷积累在第一导电类型的第一区中和光电检测器的第一表面附近，因此提高了转移栅极读取信号电荷的能力。根据本专利技术一实施例的固态成像装置包括设置在光电检测器的光接收表面上方的透明导电膜；以及设置在光接收表面和透明导电膜之间的绝缘膜，该绝缘膜具有50nm或更小的厚度。根据本专利技术一实施例的固态成像装置包括设置在光电检测器的光接收表面上方的透明导电膜；以及设置在光接收表面和透明导电膜之间的层叠膜，该层叠膜包括至少两类子膜，其中与光接收表面接触的子膜是具有50nm或更小厚度的硅氧化物子膜。根据本专利技术一实施例的制造固态成像装置的方法包括步骤：在形成于衬底中的光电检测器的光接收表面上形成绝缘膜，该光电检测器包括第一导电类型的第一区，该绝缘膜具有50nm或更小的厚度；以及在该绝缘膜上形成透明导电膜。根据本专利技术一实施例的制造固态成像装置的方法包括步骤：在具有第一导电类型的第一区的光电检测器的光接收表面上形成层叠绝缘膜，该光电检测器形成于衬底中，该层叠绝缘膜包括至少两类子膜且包括与该光接收表面接触的硅氧化物子膜，该硅氧化物子膜具有50nm或更小的厚度；以及在该层叠绝缘膜上形成透明导电膜。根据本专利技术一实施例的摄像机包括：将入射光引导到固态成像装置的光电检测器的光学系统；以及处理固态成像装置的输出信号的信号处理电路；其中该固态成像装置包括设置在该光电检测器的光接收表面上方的透明导电膜，以及设置在该光接收表面和该透明导电膜之间的绝缘膜，该绝缘膜具有50nm或更小的厚度。根据本专利技术一实施例的摄像机包括将入射光引导到固态成像装置的光电检测器的光学系统；以及处理该固态成像装置的输出信号的信号处理电路；其中该固态成像装置包括设置在该光电检测器的光接收表面上方的透明导电膜，以及设置在该光接收表面和该透明导电膜之间的层叠膜，该层叠膜包括至少两类子膜，其中与光接收表面接触的子膜是具有50nm或更小厚度的硅氧化物子膜。根据本专利技术一实施例，该透明导电膜可以控制光电检测器的光接收表面的电势，从而抑制暗电流的产生。此外，因为设置在该光接收表面和该透明导电膜之间的绝缘膜的厚度设置为50nm或更小，绝缘膜和透明导电膜的组合形成抗反射膜。可替换地，在层叠绝缘膜的情况，与光接收表面接触的硅氧化物子膜的厚度设置为50nm或更小，绝缘膜和透明导电膜的组合形成抗反射膜。所得抗反射膜改善了光电检测器中的光吸收系数，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像装置，包括：衬底，具有位于前端的第一表面和后端的第二表面；光电检测器，形成在该衬底中且在该第二表面上包括光接收表面；膜，设置在该第二表面或该第二表面上方且具有负固定电荷，该具有负固定电荷的膜在该光电检测器的光吸收表面上形成空穴积累区，以抑制暗电流；以及布线层，设置在该第一表面之上。

【技术特征摘要】
2006.02.24 JP 048173/06;2007.02.05 JP 025807/071.一种固态成像装置，包括：衬底，具有位于前端的第一表面和后端的第二表面；光电检测器，形成在该衬底中且在该第二表面上包括光接收表面；膜，设置在该第二表面或该第二表面上方且具有负固定电荷，该具有负固定电荷的膜在该光电检测器的光吸收表面上形成空穴积累区，以抑制暗电流；以及布线层，设置在该第一表面之上，其中该具有负固定电荷的膜由选自铪、锆、铝、钽、钛、钇、镧系元素的元素的氧化物构成。2.如权利要求1所述的固态成像装置，其中该具有负固定电荷的膜是至少部分结晶的绝缘膜。3.如权利要求2所述的固态成像装置，其中该至少部分结晶的绝缘膜具有至少部分结晶的区域。4.如权利要求2所述的固态成像装置，其中该至少部分结晶的绝缘膜具有3nm-100nm的厚度。5.如权利要求1所述的固态成像装置，其中在用于可见光时，该衬底具有2-6μm的厚度。6.如权利要求1所述的固态成像装置，其中在用于近红外线时，该衬底具有6-10μm的厚度。7.如权利要求1所述的固态成像装置，其中该衬底是n型硅衬底，该光电检测器由该衬底中的pn结形成。8.如权利要求1所述的固态成像装置，其中在该衬底的第一表面形成n型浮置扩散区，并且在该浮置扩散区和电荷积累区之间形成p型区。9.如权利要求1所述的固态成像装置，还包括设置在该光接收表面和该具有负固定电荷的膜之间的绝缘膜。10.如权利要求9所述的固态成像装置，其中设置在该光接收表面和该具有负固定电荷的膜之间的该绝缘膜由硅氧化物形成。11.如权利要求1所述的固态成像装置，其中：该光电检测器形成于该成像装置的成像区，外围电路形成于该成像装置的外围电路区；以及该具有负固定电荷的膜设置在该成像区之上作为抗反射膜，以及设置在该外围电路区之上以抑制外围电路区中的暗电流。12.如权利要求11所述的固态成像装置，还包括在该外围电路区中设置在该具有负固定电荷的膜之上的遮光膜。13.如权利要求12所述的固态成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：丸山康，山口哲司，安藤崇志，桧山晋，大岸裕子，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：